Wpływ transportu na klimat ziemi

kmark@igf.fuw.edu.pl www.igf.fuw.edu.pl/meteo/stacja

Motywacja i cele

W ramach wykładu omawiany będzie wpływ transportu na

Zużycie energii na różne gałęzie systemu transportu.

1 EJ=1018 J

kmark@igf.fuw.edu.pl www.igf.fuw.edu.pl/meteo/stacja

Energia zużywana przez różne gałęzie transportu oraz emisja CO2

Emisja zanieczyszczeń przez system transportu

gazy cieplarniane (para wodna, dwutlenek węgla, ozon,

Cztery mechanizmy oddziaływania emisji systemu transportu na klimat

Bezpośrednia emisja gazów cieplarnianych

Fizyczne podstawy promieniowania

Absorpcja promieniowania przez poszczególne gazy zawarte w atmosferze.

Bilans energii w atmosferze

Bilans promieniowania słonecznego oraz ziemskiego atmosferze (Trenberth, K.E.,

*

Krzysztof Markowicz kmark@igf.fuw.edu.pl

Fo

TeffσT4

ΔFTOA(ΔRo, ΔTeff, ΔT)

wymuszenie

Ro

W stanie równowagi:
Fo (1-Ro)=Teff σT4

Ro

Wymuszanie radiacyjne

Wymuszanie radiacyjne c.d.

W przypadku gazów cieplarnianych wymuszanie radiacyjne jest dodatnie.

Wymuszanie radiacyjne a zmiany klimatu

dTs = λ dF
dTs – zmiana średniej

Transport lotniczy

Lotnictwo jest jednym z najszybciej rozwijających się gałęzi systemu transportu.

Wzrost ruchu lotniczego

kmark@igf.fuw.edu.pl www.igf.fuw.edu.pl/meteo/stacja

Emisja zanieczyszczeń

Globalna emisja zanieczyszczeń przez transport lotniczy

kmark@igf.fuw.edu.pl www.igf.fuw.edu.pl/meteo/stacja

Porównanie emisji CO2 z samochodów i samolotów.

Emisja zanieczyszczeń w zależności od wysokości.

kmark@igf.fuw.edu.pl www.igf.fuw.edu.pl/meteo/stacja

Emisja zanieczyszczeń na różnych kontynentach

kmark@igf.fuw.edu.pl www.igf.fuw.edu.pl/meteo/stacja

Roczna emisja CO2 w perspektywie historycznej i prognoza do 2050 r.

Spalanie paliwa lotniczego

Smugi kondensacyjne

kmark@igf.fuw.edu.pl www.igf.fuw.edu.pl/meteo/stacja

Jak powstają smugi kondensacyjne?

Smuga kondensacyjna powstaje poprzez skroplenie pary wodnej utrzymującej

Różne struktury smug kondensacyjnych

Struktura smugi kondensacyjnej zależy od warunków termodynamicznych powietrza

Zachmurzenie oraz wymuszenie radiacyjne smug kondensacyjnych

19.07.2005

Średnie wymuszanie radiacyjne około +10 mW/m2

kmark@igf.fuw.edu.pl

Dlaczego smugi kondensacyjne ogrzewają system klimatyczny?

Chmury niskie:
Mają zbliżoną temperaturę do powierzchni

Chmury wysokie ogrzewają a niskie chłodzą…

Th

Tl

Ts

Ts≈Tl Ts>> Th

Albedo
10-30%

Albedo
60-80%

kmark@igf.fuw.edu.pl www.igf.fuw.edu.pl/meteo/stacja

19.07.2005

Sausen et al., 2005

Wymuszanie radiacyjne związane z transportem lotniczym.

kmark@igf.fuw.edu.pl www.igf.fuw.edu.pl/meteo/stacja

Transport morski

Statki emitują do atmosfery następujące związki: NOx SOx CO2,CO, sadzę

kmark@igf.fuw.edu.pl www.igf.fuw.edu.pl/meteo/stacja

kmark@igf.fuw.edu.pl www.igf.fuw.edu.pl/meteo/stacja

Emisja NOx na Bałtyku

kmark@igf.fuw.edu.pl www.igf.fuw.edu.pl/meteo/stacja

Roczna emisja CO2 w perspektywie historycznej i prognoza do 2050 r.

kmark@igf.fuw.edu.pl

„Ślady” statków

kmark@igf.fuw.edu.pl www.igf.fuw.edu.pl/meteo/stacja

Dlaczego statki zostawiają ślady w chmurach?

kmark@igf.fuw.edu.pl www.igf.fuw.edu.pl/meteo/stacja

Czyste powietrze, mała ilość jąder kondensacji.
Mała koncentracja.
Duże rozmiary kropelek.

Zanieczyszczone powietrze, duża

Efekt pośredni na klimat

Chmury zanieczyszczone mają wyższe albedo a więc odbijają

Wpływ aerozolu na klimat

Efekt bezpośredni
poprzez rozpraszanie i pochłanianie promieniowania słonecznego dochodzącego

Wymuszanie radiacyjne związane z transportem morskim

Transport lądowy

Ruch kolejowy
Ruch samochodowy

kmark@igf.fuw.edu.pl www.igf.fuw.edu.pl/meteo/stacja

19.07.2005

QUANTIFY overview 2005

Emisja sadzy z transportu samochodowego

Köhler et al., 2001

kmark@igf.fuw.edu.pl www.igf.fuw.edu.pl/meteo/stacja

Jak wiadomo spalanie benzyny i oleju napędowego prowadzi do emisji CO2.
Dzięki

Wymuszanie radiacyjne związane z transportem lądowym

Uherek, 2010

kmark@igf.fuw.edu.pl www.igf.fuw.edu.pl/meteo/stacja

19.07.2005

QUANTIFY overview 2005

Eyring et al., 2005

Emisja z różnych systemów transportu

kmark@igf.fuw.edu.pl www.igf.fuw.edu.pl/meteo/stacja

19.07.2005

Wymuszanie radiacyjne systemu transportu w 2000 roku

Prognoza rozwoju transportu

kmark@igf.fuw.edu.pl www.igf.fuw.edu.pl/meteo/stacja

Podsumowanie

Transport jest obecnie odpowiedzialny za 23% emisji gazów cieplarnianych z czego

transport lądowy:
wysokie, dodatnie wymuszenie radiacyjne
głównie za sprawą CO2, fluoropochodnych oraz sadzy
największą